化学系2012级物理化学期中考试

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1、化学系2012级化学&应用化学专业《物理化学》期中测验（答案部分）姓名：学号分数一、选择：（每题2分，共10分）1.一个均匀体系从状态1（乃，川，h）变化到状态2（r2,川，v2），在此过程中哪个量为定值而与此状态的变化途径无关？（D）A.B.f松；C.jdS:D.f争P1=P2只能说明初末态压力相等，不一定是恒压变化，因为恒压变化要满足？1=?2=!）环2.pVr=K（Z=Cp,m/Cv,in）公式适用的条件是：（A）A.理想气体绝热nJ逆过程；C.绝热过程；B.理想气体等温可逆过程；D.无;R:他功的任意过程。3.卜*列熵变的计算公式哪个足正确的？（B）A.恒温恒压下可逆电池反应

2、的AS=AH/r;（有其他功，gp^AH）B.实际气体节流膨胀dS=（-V/Dclp;c.理想气体等温等压混合as=o;（AS=-/?Zinilnxi）D.理想气体绝热自由膨胀AS="/mn（V2/V,）;（AS=/i/?ln（V2/V,）4.关闭体系的菽木方程在以下哪种情况下能够适用？（C）A.某化学反应在可逆电池中进行；（有其他功，不适用）B.298K,101325Pa下水的蒸发过程；（不可逆相变，不适用）C.气体进行绝热自由膨胀；(D)D.—定温度压力下小水滴凝聚成大水滴。（有表面功，不适用）T1dp)5.该公式适用的条件是:A.等温过程；C.等温等熵过程；B.等熵过程；D.任意

3、热力学平衡系统二、简答:（共30分）1.在导出公式-2U/m=/?rZ>B（g）吋，做了哪些近似？（6分）两点近似：（1）凝聚相体积的变化与气相相比可以忽略；（2）气相近似为理想气体。2.在373.15K及101325Pa下，一定量的水变成水蒸气，W为U=肌p），•〔#）dT+^^dp,故在dr=o，dP=o的条件下，dt/=o。这个说S对吗？为什么？（6分）不对。相变过程中组成发生了变化,对组成可变的系统,两个独立变量不能决定其状态。3.写出克劳修斯不等式，简要说明如何川熵判据判定过程的可逆性？（8分）AS》］*"逆或dS>—“>"表示不可逆；”表示可逆。1.写出关闭体系的四个葙本方

4、程，并说明它们适用的条件。(10分)dU=TdS-pdV；dH=TdS+Vdp；dF=-SdT-pdV；dG=-SdT+Vdp适用于无其他功且内部达成平衡的体系。(没有不平衡的力存在，没有不可逆的相变化和化学变化，组成固定)三、计算：(共40分)1.容积为27n?的绝热容器内置一小加热件，容器壁上有缝隙与大气相通。利川加热件使容器内的空气维持压力不变条件K从0"C升温到20°C,没空气为理想气体，C^n^O^JK^mor1，大气压力为101325Pa。问加热件需提供给空气多少热S?(10分)^QP=dH=n(T)Cp，tndT=pv_RTdrTQp=pV(Cv,",+Jlnr=68

5、0xl03J2.绝热恒容容器内有一绝热耐压隔板，隔板一侧稗积50dm内奋200K的N2(g)2mol,另一侧界积为75dn?,内有500K的O2(g)4mol,气体可视为理想气体。今将容器内的绝热隔板抽去，使系统达到平衡状态。求该过程的熵变(15分)做法一：设计过程如下：50dm3200K2molN2(g)•先等温变化•再等容变化AS1125dm3T2molN2(g)△S375dm3500K4mol02(g)•先等温变化•再等容变化125dm3T4molO2(g)125dm3T2molN2+4molO2先计算末态温度，整个容器内的气体视为一个体系，因恒容且绝热，故△u=o。2xCVm

6、(r-200/Q+4xCVm(F-500/Q=0吣和02都是双原子理想气体，Cv,m=2.5R,带入：r=400K对N2,混合前先等温膨胀到体积为125dm3,再等容变温到400K，过程的熵变为：ASI=«/?ln(V2/V,)+«Cv,mln(77r,)=2x8.314xln(125/50)+2x2.5x8.314xln(400/200)=44.04JKI对02,混合前先等温膨胀到体积为125dm3,再等界降温至400K，过程的熵变为：A52=z2/?ln(V2/Vi)+z2Cv,mln(77rI)=4x8.314xln(125/75)+4x2.5x8.314xln(400/500)

7、=-1.56JK_,第三步，在恒温恒容下两气体混合，A53=0所以，体系的熵变为+A52+AS3=42.48JK''第二种做法：设计成恒温恒压混合过程，则需求出压力变化：r=400K,p=z?/?r/V=159.629kPa对N2,/?,=/?,/?7/^=66.5121